專利名稱：具有非線性控制的放大器的光盤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光盤系統(tǒng)，包含用于探測光盤的至少一部分并相應(yīng)地產(chǎn)生探測信號的至少一個(gè)光電探測器，包含用于放大探測信號的至少一個(gè)可變增益放大器，還包含用于限制放大后的探測信號的至少一個(gè)限制器。
本發(fā)明還涉及用于放大和限制源于光盤系統(tǒng)內(nèi)至少一個(gè)光電探測器的探測信號的電路，該電路包含用于放大探測信號的至少一個(gè)可變增益放大器，還包含用于限制放大后的探測信號的至少一個(gè)限制器；本發(fā)明還涉及用于光盤系統(tǒng)中的方法，該方法包含通過至少一個(gè)光電探測器來探測所述光盤的至少一部分并相應(yīng)地產(chǎn)生探測信號、通過至少一個(gè)可變增益放大器放大探測信號、并通過至少一個(gè)限制器限制放大后的探測信號。
該光盤系統(tǒng)可以是例如用于播放與/或記錄CD的壓縮盤系統(tǒng)或者CD系統(tǒng)，或者可以是例如用于播放與/或記錄DVD的數(shù)字化多功能光盤系統(tǒng)或者DVD系統(tǒng)，以及/或者例如是藍(lán)光光盤系統(tǒng)或BD系統(tǒng)等。
已知的現(xiàn)有技術(shù)光盤系統(tǒng)從公開號為06-187733、提交申請?zhí)枮?4-355999的日本專利申請可知，該專利申請公開了一種用于放大磁光信號(探測信號)的可編程增益放大器(可變增益放大器)以及用于限制放大后的探測信號的比較器(限制器)。
該限制器之后通常是微分時(shí)間延遲檢測器。為避免由(光電探測器與微分時(shí)間延遲檢測器之間的傳輸線的)路徑長度不同引起的延遲差異，理想的是將所述微分時(shí)間延遲檢測器與所述放大器以及所述限制器一起集成在光電探測器集成電路上。所述可變增益放大器隨后保持放大后的探測信號的電平不變，甚至使得具有非-恒定電平的探測信號的電平不變。因此，限制器延遲將保持恒定，不隨探測信號的電平變化而改變。然而，可變增益放大器的控制回路將具有取決于探測信號電平的可變時(shí)間常數(shù)，這些可變時(shí)間常數(shù)是不利的。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)尤其在于提供，在前言中定義的光盤系統(tǒng)，其中所述可變增益放大器的所述控制回路的時(shí)間常數(shù)變化較小。
根據(jù)本發(fā)明的光盤系統(tǒng)，其特征在于所述光盤系統(tǒng)包括在所述限制器與所述可變增益放大器之間的反饋路徑內(nèi)的至少一個(gè)用于非線性控制所述可變增益放大器的發(fā)生器。
通過在所述限制器與所述可變增益放大器之間的反饋路徑中引入該發(fā)生器，可以非線性地(類似例如指數(shù)等地)控制所述可變增益放大器。于是所述可變增益放大器的增益為發(fā)生器信號的指數(shù)函數(shù)，因此盡管所述可變增益放大器的所述控制回路的時(shí)間常數(shù)依賴于探測器信號的電平，但現(xiàn)在通過使可變增益放大器的控制回路的定時(shí)行為(timing behavior)具有更穩(wěn)定的特性的方式使所述時(shí)間常數(shù)得到補(bǔ)償。
本發(fā)明是基于下述理解，特別是，線性過程應(yīng)當(dāng)采用線性控制來補(bǔ)償，而非線性過程應(yīng)當(dāng)采用非線性控制來補(bǔ)償，并且本發(fā)明基于這樣的基本思想，特別是，應(yīng)當(dāng)引入所述發(fā)生器以用來非線性地控制所述可變增益放大器。
本發(fā)明尤其解決的問題為，提供了一種光盤系統(tǒng)，其中所述可變增益放大器的控制回路的時(shí)間常數(shù)的起伏得到補(bǔ)償，或者換而言之，其中可變增益放大器的控制回路的定時(shí)行為具有更穩(wěn)定的特性，尤其是其優(yōu)點(diǎn)在于，所述可變增益放大器與限制器可以集成在光電探測器集成電路上。
根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求2定義的光盤系統(tǒng)的第一實(shí)施方案，其優(yōu)點(diǎn)在于所述發(fā)生器包含用于將電壓轉(zhuǎn)換為電流的轉(zhuǎn)換器。
通過引入所述轉(zhuǎn)換器，將其用于接收限制器輸出的輸入電壓信號以及響應(yīng)于所述輸入電壓信號而(非線性地)產(chǎn)生輸出電流信號，并用于提供所述輸出電流信號至所述可變增益放大器的輸入，所述發(fā)生器并不復(fù)雜且易于集成。
根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求3定義的光盤系統(tǒng)的第二實(shí)施方案，其優(yōu)點(diǎn)在于所述發(fā)生器包含另一個(gè)將電壓轉(zhuǎn)換為電流的轉(zhuǎn)換器，且包含位于兩個(gè)轉(zhuǎn)換器之間的至少一個(gè)電容器。
通過引入所述另一個(gè)轉(zhuǎn)換器，連接到限制器的輸出的所述轉(zhuǎn)換器之一與所述電容器一起形成積分器，該積分器使所述限制器的輸出電壓信號的平均值等于零。這改善了所述限制器的性能。連接到所述可變增益放大器的輸入的另一個(gè)轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)對所述可變增益放大器的所述非線性控制。所述可變增益放大器的增益現(xiàn)在為所述電容器上的電壓降的指數(shù)函數(shù)，因此所述可變增益放大器的所述控制回路的時(shí)間常數(shù)現(xiàn)在通過使得可變增益放大器的控制回路的定時(shí)行為具有更穩(wěn)定的特性的方式被適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求4定義的光盤系統(tǒng)的第三實(shí)施方案，其優(yōu)點(diǎn)在于所述光電探測器包含至少四個(gè)子探測器(subdetector)，且所述光盤系統(tǒng)的每個(gè)子探測器包含一個(gè)可變增益放大器、一個(gè)限制器、及帶有一個(gè)電容器的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器。
通過為每個(gè)子探測器引入可變增益放大器、限制器及帶有一個(gè)電容器的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器，四個(gè)子探測器(類似四個(gè)象限)一起形成所述光電探測器，還包含至少一個(gè)微分時(shí)間延遲檢測器的一個(gè)光電探測器集成電路可負(fù)責(zé)產(chǎn)生徑向跟蹤誤差。
根據(jù)本發(fā)明的電路及根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施方案與根據(jù)本發(fā)明的光盤系統(tǒng)的實(shí)施方案一致。
本發(fā)明的這些及其它方面將從隨后描述的實(shí)施方案而變得明顯，且將結(jié)合隨后描述的實(shí)施方案得到闡明。


圖1示出了包含根據(jù)本發(fā)明電路的根據(jù)本發(fā)明的光盤系統(tǒng)的方框圖；圖2示出了包含可變增益放大器、限制器、及發(fā)生器的根據(jù)本發(fā)明的電路；圖3公開了可變增益放大器的一個(gè)實(shí)施方案；圖4公開了轉(zhuǎn)換器(非線性電壓-電流轉(zhuǎn)換器)的一個(gè)實(shí)施方案；圖5公開了另一個(gè)轉(zhuǎn)換器(電壓-電流轉(zhuǎn)換器)的一個(gè)實(shí)施方案；以及圖6公開了限制器的一個(gè)實(shí)施方案。
圖1公開的光盤系統(tǒng)包含光電探測器1，該光電探測器1包含四個(gè)子探測器，每個(gè)子探測器通過前置放大器連接到電路2、3、4、5。電路2、3、4、5的輸出連接到微分時(shí)間延遲檢測器6的輸入。
圖2所示的電路2包含可變增益放大器10或VGA10，其輸入形成電路2的輸入且其輸出連接到限制器11的第一輸入。限制器11的第二輸入連接到參考源，且限制器11的輸出形成電路2的輸出并連接到發(fā)生器12的輸入，發(fā)生器12的輸出連接到VGA10的控制輸入。
所述發(fā)生器12包含轉(zhuǎn)換器13，其輸出形成發(fā)生器12的輸出且其輸入連接到另一個(gè)轉(zhuǎn)換器14的輸出，電容器15并聯(lián)在轉(zhuǎn)換器14的輸出之間。另一個(gè)轉(zhuǎn)換器14的第一輸入形成發(fā)生器12的所述輸入，且第二輸入連接到參考源。
圖1及圖2所示的本發(fā)明的功能如下。光電探測器1探測光盤的一部分，并相應(yīng)地產(chǎn)生探測信號，該信號通過前置放大器與VGA10被放大。VGA10因此保持放大后的探測信號的電平不變，甚至使得具有非-恒定電平的探測信號的電平不變。因此，限制器延遲將恒定，并且不隨探測信號的變化電平而改變。限制器11限制放大的探測信號，之后微分時(shí)間延遲檢測器6檢測任何時(shí)間延遲。為避免由于(光電探測器1與微分時(shí)間延遲檢測器6之間的傳輸線的)路徑長度不同引起的延遲差，理想的是將微分時(shí)間延遲檢測器6、VGA10以及限制器11都集成在同一光電探測器集成電路上。
通過在限制器11與VGA10之間的反饋路徑中為電路2、3、4、5提供發(fā)生器12，非線性地(類似例如指數(shù)等地)控制VGA10。于是VGA10的增益為電容器15上的電壓降的指數(shù)函數(shù)，因此盡管VGA10的控制回路的時(shí)間常數(shù)依賴于探測信號的電平，但現(xiàn)在該時(shí)間常數(shù)通過使得VGA10控制回路的定時(shí)行為具有更穩(wěn)定的特性的方式而得到補(bǔ)償。借助圖3及圖4，對指數(shù)控制進(jìn)行更詳盡的解釋。
發(fā)生器12包含用于將電壓轉(zhuǎn)換為電流的轉(zhuǎn)換器13，該轉(zhuǎn)換器13引入了對VGA10的非線性控制。借助圖3及圖4，對該非線性控制進(jìn)行更詳盡的解釋。發(fā)生器12還包含用于把電壓轉(zhuǎn)換為電流的另一個(gè)轉(zhuǎn)換器14，兩個(gè)轉(zhuǎn)換器13、14之間有一電容器15。該另一個(gè)轉(zhuǎn)換器14與所述電容器15一起形成積分器，該積分器使限制器11的輸出電壓信號的平均值等于零。這改善了所述限制器11的性能。包含兩個(gè)轉(zhuǎn)換器13、14的所述發(fā)生器12并不復(fù)雜且易于集成。
本發(fā)明是基于下述理解，特別是，線性過程應(yīng)當(dāng)采用線性控制來補(bǔ)償，而非線性過程應(yīng)當(dāng)采用非線性控制來補(bǔ)償，并且本發(fā)明基于這樣的基本思想，特別是，應(yīng)當(dāng)引入發(fā)生器12以用來非線性地控制VGA10。
本發(fā)明解決的問題為，尤其是，提供了一種光盤系統(tǒng)，其中VGA的10的控制回路的時(shí)間常數(shù)起伏得到補(bǔ)償，或者換而言之，其中VGA10的控制回路的定時(shí)行為具有更穩(wěn)定的特性，特別是其優(yōu)點(diǎn)在于VGA10、限制器11、以及所述微分時(shí)間延遲檢測器6可以一起集成在光電探測器集成電路上。
圖3所示VGA10包含八個(gè)晶體管T1-T8、兩個(gè)二極管D1與D2、四個(gè)電流源CS1-CS4、以及兩個(gè)電阻器R1與R2，均按圖所示連接。
圖4所示的轉(zhuǎn)換器13包含十個(gè)晶體管T11-T20、六個(gè)二極管D11-D16、一個(gè)電流源CS11、以及五個(gè)電阻器R11與R15，均按圖所示連接。
圖3所示VGA10的功能如下。流經(jīng)各個(gè)二極管D1與D2的電流等于I，電流源CS4產(chǎn)生的電流等于2I，電流源CS3產(chǎn)生的電流為2J。于是該VGA10的電壓增益為Vout/Vin＝J/I·Rout/Rin，其中Vout為T6的集電極與地之間的電壓，Vin為T7的基極與T8的基極之間的電壓，Rout為限制器11的輸入阻抗(或輸入電阻器)，Rin等于R1或R2。
圖4所示轉(zhuǎn)換器13的功能如下。晶體管T17的基極及晶體管18的基極連接到另一個(gè)轉(zhuǎn)換器14的輸出。可將T17、T18及R15看作把電容器15上的電壓轉(zhuǎn)換成電流X·d＝0，2...-0，2mA的跨導(dǎo)放大器。流經(jīng)各個(gè)晶體管T12、T13、T14、T15的電流，例如，等于0，2mA。則流經(jīng)晶體管T17的電流為0...0，4mA，流經(jīng)晶體管T18的電流為0，4...0mA。流經(jīng)晶體管T19的電流等于2I，流經(jīng)晶體管T20的電流等于2J(參考圖3的VGA10)。流經(jīng)各個(gè)二極管D12、D13的電流為X·(1-d)＝0，2...0，6mA，并且流經(jīng)各個(gè)二極管D15、D16的電流為X·(1+d)＝0，6...0，2mA。由0，2mA＜X·(1-d)＜0，6mA，且通過解網(wǎng)格方程J/I＝[(1+d)/(1-d)]2，可得到0，5＜d＜0，5且X＝0，4mA。
當(dāng)將所述J/I方程與所述電壓增益Vout/Vin相結(jié)合時(shí)，可清楚地發(fā)現(xiàn)所述電壓增益方程通常是[(1+d)/(1-d)]2的函數(shù)，或者更具體地與[(1+d)/(1-d)]2成比例，[(1+d)/(1-d)]2是預(yù)期指數(shù)控制的二階近似。
圖5所示另一個(gè)轉(zhuǎn)換器14包含六個(gè)晶體管T21-T26、兩個(gè)二極管D21至D22、以及一個(gè)電流源CS21，均按圖所示連接。T25的基極與T26的基極形成另一個(gè)轉(zhuǎn)換器14的輸入，T25的集電極與T26的集電極形成另一個(gè)轉(zhuǎn)換器14的輸出。
圖6所示限制器11包含六個(gè)晶體管T31-T36、四個(gè)二極管D31-D34、三個(gè)電流源CS31-CS33、以及兩個(gè)電壓源V31與V32，均按圖所示連接。T34的基極與T35的基極形成限制器11的輸入，T33(或T36)的發(fā)射極形成限制器11的輸出。
圖1至圖6僅僅示出了可能的實(shí)施方案，不離開本發(fā)明的范圍內(nèi)的其它實(shí)施方案也是可能的。除了雙極晶體管，也可以使用例如JFET及MOSFET的其它晶體管。所述非線性控制可以為指數(shù)控制，換而言之，VGA10的增益指數(shù)地依賴于電容器15上的電壓降，但如上述所計(jì)算的，并不排除其它非線性控制，例如類似所述二次函數(shù)的所述指數(shù)控制的(二階)近似。
光電探測器1可包含任意數(shù)目的子探測器，例如兩個(gè)、四個(gè)或六個(gè)或更多子探測器，所述前置放大器可以與所述子探測器集成，或與所述電路2至5集成，或者可以省去該前置放大器。微分時(shí)間延遲檢測器6可包含任意數(shù)目的閂鎖，例如兩個(gè)、四個(gè)、八個(gè)或更多的閂鎖，外加一個(gè)或多個(gè)加法器/減法器以及一個(gè)或多個(gè)低通濾波器。VGA10及限制器11可以直接或者通過其它元件連接，發(fā)生器12可包含除了所述轉(zhuǎn)換器13、14及所述電容器15以外的其它元件。
總而言之，提供了包含光電探測器1、可變增益放大器10與限制器11的光盤系統(tǒng)，限制器11與放大器10之間的反饋路徑中具有用于非線性地控制所述放大器10的發(fā)生器12。因此，依賴于輸入信號電平的所述放大器10的控制回路的時(shí)間常數(shù)現(xiàn)在得到補(bǔ)償，并且所述放大器10的控制回路的定時(shí)行為具有更穩(wěn)定的特性。所述發(fā)生器12包含轉(zhuǎn)換器13，且并不復(fù)雜易于與放大器10及后面跟有微分時(shí)間延遲檢測器6的限制器11一起集成在光電探測器集成電路上。所述發(fā)生器12還包含另一個(gè)轉(zhuǎn)換器14，轉(zhuǎn)換器14與電容器15形成積分器，用于使限制器11的輸出電壓信號的平均值等于零。
權(quán)利要求
1.一種光盤系統(tǒng)，包含用于探測至少一部分所述光盤并相應(yīng)地產(chǎn)生探測信號的至少一個(gè)光電探測器，包含用于放大探測信號的至少一個(gè)可變增益放大器，并包含用于限制放大的探測信號的至少一個(gè)限制器，其特征在于，所述光盤系統(tǒng)的所述限制器與所述可變增益放大器之間的反饋路徑中包含至少一個(gè)用于非線性地控制所述可變增益放大器的發(fā)生器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光盤系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)生器包含一個(gè)用于把電壓轉(zhuǎn)換為電流的轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光盤系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)生器包含另一個(gè)用于把電壓轉(zhuǎn)換為電流的轉(zhuǎn)換器，以及包含在兩個(gè)轉(zhuǎn)換器之間的至少一個(gè)電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的光盤系統(tǒng)，其特征在于，所述光電探測器包含至少四個(gè)子探測器，所述光盤系統(tǒng)的每個(gè)子探測器包含一個(gè)可變增益放大器、一個(gè)限制器、及帶有一個(gè)電容器的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器。
5.一種用于放大和限制來自光盤系統(tǒng)內(nèi)至少一個(gè)光電探測器的探測信號的電路，該電路包含用于放大探測信號的至少一個(gè)可變增益放大器，并包含用于限制放大后的探測信號的至少一個(gè)限制器，其特征在于，所述電路在所述限制器與所述可變增益放大器之間的反饋路徑中包含至少一個(gè)用于非線性控制所述可變增益放大器的發(fā)生器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的電路，其特征在于，所述發(fā)生器包含用于把電壓轉(zhuǎn)換為電流的轉(zhuǎn)換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電路，其特征在于，所述發(fā)生器包含另一個(gè)用于把電壓轉(zhuǎn)換為電流的轉(zhuǎn)換器，并在兩個(gè)轉(zhuǎn)換器之間包含至少一個(gè)電容器。
8.一種用于光盤系統(tǒng)中的方法，包含下述步驟通過至少一個(gè)光電探測器探測光盤的至少一部分并相應(yīng)地產(chǎn)生探測信號，通過至少一個(gè)可變增益放大器放大探測信號，通過至少一個(gè)限制器限制放大的探測信號；所述方法的特征在于包含通過位于所述限制器與所述可變增益放大器之間的反饋路徑中的至少一個(gè)發(fā)生器來非線性地控制所述放大的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，所述方法包含通過包含轉(zhuǎn)換器的所述發(fā)生器把電壓轉(zhuǎn)換為電流的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，所述方法包含通過包含另一個(gè)轉(zhuǎn)換器的所述發(fā)生器進(jìn)一步把電壓轉(zhuǎn)換為電流的步驟，且兩個(gè)轉(zhuǎn)換器之間至少有一個(gè)電容器。
全文摘要
提供了包含光電探測器(1)以及可變增益放大器(10)和限制器(11)的光盤系統(tǒng)，在限制器(11)與放大器(10)之間的反饋路徑中有用于非線性地控制所述放大器(10)的發(fā)生器(12)。因此，依賴于輸入信號電平的所述放大器(10)的控制回路的時(shí)間常數(shù)現(xiàn)在得到補(bǔ)償，并且所述放大器(10)的控制回路的定時(shí)行為具有更連續(xù)的特性。所述發(fā)生器(12)包含轉(zhuǎn)換器(13)，該發(fā)生器不復(fù)雜且易于與放大器10及后面跟有微分時(shí)間延遲檢測器(6)的限制器(11)一起集成在光電探測器集成電路上。所述發(fā)生器(12)包含另一個(gè)轉(zhuǎn)換器(14)，它與電容器(15)形成積分器，用于使所述限制器(11)的輸出電壓信號的平均值等于零。
文檔編號H03G3/30GK1675690SQ03818656
公開日2005年9月28日 申請日期2003年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月6日
發(fā)明者J·O·沃爾曼, G·W·德榮格, J·H·A·布雷克曼斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司